视频矩阵概述
在视频监控系统中，视频矩阵最重要的一个功能就是实现对输入视频图像的切换输出，也就是将视频图像从任意一个输入通道切换到任意一个输出通道显示，以实现使用少量的监视器监视大数量的摄像机。另外矩阵系统通常具有云台控制、报警集成等功能。模拟视频矩阵产生沿用到现在30多年，在闭路电视监控系统中发挥极其重要的作用，矩阵的出现使得监控系统往大型化发展。2000年后，DVR出现以及成熟，在一些小型的系统有取代矩阵的趋势。随着数字视频压缩技术的发展以及网络技术应用到安防产业中，模拟视频矩阵的应用受到一定冲击，有厂商提出数字矩阵的概念。两者区别主要是实现视频切换的不同方式，模拟矩阵的视频切换在模拟视频层完成；数字矩阵是图像信号转换为数字包方式的交换。
模拟矩阵与数字矩阵特点
模拟视频矩阵在模拟视频层完成切换，信号切换主要是采用单片机或更复杂的芯片控制模拟开关实现。主要由视频输入模块，视频输出模块，CPU模块等组成，完成视频通道切换，矩阵主机对视频不压缩，只做视频通道连通。数字矩阵主要视频编码解码设备和管理软件平台构成，以网络为视频交换平台，输入视频和输出视频之间的切换以数据包交换方式进行。数字矩阵能实现对视频处理，方便与各种智能化系统集成。准确地说，数字矩阵并不是一台设备，是一个由IP摄像机，编解码设备，管理平台以及网络传输系统组成的一个数字化监控系统。
模拟矩阵是基于微处理器的数字电路控制视频通路开关，稳定性能不受外界设备影响，可靠性高。数字矩阵系统是基于后台管理平台控制编解码设备之间路由通道，视频界切换的时候，首先由计算机发送命令到编解码器，确定断开当前连接后，再重新接力新的连接，所以可靠性能由台管理软件和工作站稳定性决定，另外系统也同时受到编解码设备以及网络可靠性的影响。还有，模拟矩阵是集中控制形式，前端所有图像信号需要通过电缆或者光缆传输到中心主机。数字矩阵系统建立分布式接入系统，摄像机直接接入网内就可以实现切换控制和存储，在已经有完善通信网络的场所，数字矩阵系统的布线比较灵活和节约成本。另外模拟矩阵在图像实时性、图像质量方面比数字网络矩阵优，数字矩阵在系统集成、管理以及存储方面比模拟有明显的优势。模拟矩阵和数字矩阵各有优缺点，不过数字矩阵的优势是建立在网络接入以及软件平台上的，所以系统的运行受到多方面因素影响。尽管数字化发展是必然方向，但是就目前情况来看，编解码技术还没有完善，IPV6网络技术的更新换代，都留给了数字系统许多不确定性。另一方面，一般的网络设备能否承受高质量数字图像信号的巨大数据传输的还有待考验，如果专门针对监控系统建立一个可靠、高速网络成本也非常巨大。
最近几年，视频监控系统在往数字化发展，也有许多人认为模拟矩阵会被数字化系统替代。其实人的眼睛和耳朵都是接受模拟信号的，所以数字化信号最终还是要转为模拟信号才能被人接收，数字化系统主要是通过数字化信号处理以求避开模拟信号处理过程中的固有缺陷。全球最大的数字信号处理器厂商之一的德州仪器公司产品部负责人阿特乔治说过，“人们认为，随着数字技术越来越普及，模拟技术将遭到淘汰，但事实完全相反。” 数字矩阵还不能达到项目要求时，就不可能替代模拟矩阵，厂商可以通过改善模拟矩阵性能来满足市场需求。IT技术越来越多的应用到安防产品上，模拟矩阵也往大型化、联网集成化发展。单矩阵可以达到上千路输入，其中英飞拓的V2060矩阵主机可以实现4096路输入，512路输出。
高速公路监控系统中矩阵的应用
高速公路行车速度快，车流量大，交通安全尤为重要，视频监控系统对高速公路运营管理以及交通安全管理起重要作用。高速公路监控系统视频采集点多，分散区域广，传输距离长。系统中图像数量多、实时性强，配合图像分析系统，所以图像清晰度要求高，矩阵的视频传输带宽要有保证。而且因为要处理和记录交通路况问题，需要24小时连续运行，所以矩阵的稳定性也要放在首位。
高速公路监控系统的结构一般分为三级，甚至更多。从下往上包括：一、收费站/管理所，高等级公路一般包括若干个收费站，负责把收费亭、相关车道以及广场等地的图像和音频集中起来并有效监控；二、高等级公路监控分中心，负责该高等级公路的收费及道路、隧道、桥梁等的图像和声音监控，在各收费站/管理所选择部分图像和音频上传到监控分中心切换使用和监督；三、省监控中心，省高等级公路管理中心需要对省内所有的高等级公路进行统一管理，各高等级公路监控分中心将视频信号选择上传到省监控中心，由省监控中心统一监控。高速公路监控系统中矩阵联网级别基本要求达到三级，为了满足高速公路监控联网要求，很多厂商都改善矩阵的联网性能。例如英飞拓首创的以太网联网矩阵系统，就是很好地把模拟矩阵和数字矩阵的优势结合起来，通过接入以太网，矩阵联网可达到5级，同时联网矩阵达100台，充分满足大型系统的需求。
高速公路监控系统除了分中心内联网外，随着联网收费的实施，还要求实现大跨度的全省联网监控。以前修建高速公路大部分都是不同的业主来投资、管理，建设初期也没有充分考虑机电项目全省或者全国性的联网问题，不同项目的监控系统中的矩阵主机使用不同厂家的产品。当前基本实现了单条高速公路的监控联网，也就是监控分中心能控制各个收费站的图像声音。但是各高等级公路却相对独立，省监控中心基本不能控制各路段图像，只能看高等级公路监控分中心随机切换上传的画面。为了解决不同品牌厂商设备的监控，系统集成通过软件以及协议转换设备来实现。英飞拓根据这种需求，率先推出“集大成者”矩阵，能兼容联网控制多家品牌的矩阵系统。V2060矩阵系统还具备中央集控式编程，所有联网编程都在中心矩阵实现，同时具备菜单编程双备份和“一键恢复”功能，这些创新功能的引入将大大提高系统可靠性以及方便工程的调试与维护。
结束语
视频监控系统往数字化发展是一个趋势，随着数字视频技术的成熟和发展，矩阵主机这一模拟监控时代的标志产品最终或将会被替代。从目前应用来看，作为成熟的技术产品，矩阵主机在视频监控系统还会担当重要的角色。视频矩阵也不是停留在模拟技术，更多IT技术、光通信技术被应用，系统集成、联网的性能不断完善，以适应市场需求。
技术中心
